会切场推力器噪声特性研究

发布时间：2021-05-24 11:06

　　地球重力场探测对于人类研究地球物理信息具有重要意义,GOCE卫星作为目前测量精度最高的设备,有望使地球重力场探测取得更大突破。为保证测量精度,GOCE卫星对推力器在0.001-10Hz频段的噪声水平提出极高要求。作为我国将来重力场探测的备选推力器,会切场推力器（HEMPT）噪声特性研究亟待进行。目前国际上针对HEMPT的推力噪声研究还未开展:未对推力噪声进行系统测量;对于HEMPT所搭载的电源、流量计等设备性能需求也未探讨;无法得知HEMPT的推力噪声来源;对于HEMPT的噪声抑制方案同样未开展。本文针对以上研究空白的背景选题,进行如下几个方面工作:目前国际上针对推力噪声测量方案主要有推力架测量和束电压、束电流计算得出两种方案,本文提出采用推力器羽流区法拉第探针和RPA探针组合方案进行测量,并验证具有可行性。对于重力场探测所划定的推力器标准,分析得到推力器对电源和流量计的输出分辨率和波动任务需求,实验数据表明HEMPT所有工况的推力噪声均满足需求任务需求。对于无拖曳控制系统的控制精度直接关系到测量精度,因此对于PID控制参数使用遗传算法进行搜索寻优。仿真证明无拖曳控制系统中推力输出添加... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 国内外在该方向的研究现状及分析
        1.2.1 无拖曳控制技术卫星研究现状及任务需求
        1.2.2 推力器噪声测量方式及测量结果研究现状
        1.2.3 推力器噪声来源分析研究现状
        1.2.4 会切场推力器工作不稳定性研究现状
        1.2.5 基于推力器噪声特性的控制系统优化
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 会切场推力器推力噪声测量
    2.1 会切场推力器和真空系统简介
    2.2 实验装置介绍
        2.2.1 法拉第探针简介及探针架设计
        2.2.2 RPA探针简介及程序设计
        2.2.3 三丝扭摆推力测量装置介绍
        2.2.4 信号采集装置部分介绍
        2.2.5 会切场推力器流量控制系统
        2.2.6 信号混叠及抗混叠回路设计
    2.3 双探针测量推力实验结果及分析
        2.3.1 双探针测推力公式推导
        2.3.2 实验结果处理及分析
    2.4 本章总结
第3章 会切场推力器推力噪声评估分析
    3.1 地球重力场探测任务需求分析
        3.1.1 无拖曳控制系统介绍
        3.1.2 无拖曳控制系统参数优化
        3.1.3 重力场探测对推力分辨率需求
    3.2 阳极电压和工质流量噪声性能评估分析
        3.2.1 电源任务指标分析
        3.2.2 工质流量任务指标分析
    3.3 会切场推力器推力噪声信号性能评估
        3.3.1 推力噪声指标验证
        3.3.2 推力噪声对无拖曳控制系统影响
    3.4 本章小结
第4章 会切场推力器推力噪声来源分析
    4.1 推力噪声中测量误差的减弱或消除
        4.1.1 推力噪声中粗大误差抑制
        4.1.2 推力噪声中系统误差抑制
        4.1.3 推力噪声中随机误差抑制
    4.2 会切场推力器噪声来源分析
        4.2.1 推力器本身噪声
        4.2.2 阳极电压波动影响
        4.2.3 工质流量波动影响
    4.3 推力器噪声与电源、流量噪声模型搭建
    4.4 本章小结
第5章 会切场推力器推力噪声抑制
    5.1 工质流量和阳极电压抑制方案
        5.1.1 阳极电压噪声抑制方案
        5.1.2 工质流量噪声抑制方案
    5.2 控制系统优化方案
        5.2.1 闭环回路设计
        5.2.2 推力计算模型
        5.2.3 闭环控制优化结果
    5.3 优化后推力噪声性能评估
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]对信号控制系统间误差影响的探讨[J]. 马广元.  铁道通信信号. 2018(02)
[2]Analysis of relative error in detection caused by signal-induced noise in Na lidar system[J]. ZHANG YunPeng,YI Fan,KONG Wei.  Science China（Earth Sciences）. 2018(01)
[3]基于最优开环截止频率学习的永磁伺服系统PI控制器参数整定方法[J]. 王爽,冯坚栋,丁雪,石坚.  电工技术学报. 2017(21)
[4]地层破裂压力预测模型精度对比分析[J]. 金镭,章光,李玉涵.  现代矿业. 2017(02)
[5]会切磁场推力器低频振荡特性[J]. 胡俊锋,刘辉,李建置,孙强强.  中国空间科学技术. 2016(01)
[6]地球重力场空间探测:回顾与展望[J]. 罗子人,钟敏,边星,董鹏,董玉辉,高伟,李洪银,李玉琼,刘河山,冉将军,邵明学,唐文林,徐鹏,杨然,靳刚.  力学进展. 2014(00)
[7]利用GOCE卫星数据确定全球重力场模型[J]. 苏勇,范东明,游为.  物理学报. 2014(09)
[8]无拖曳控制技术及其应用[J]. 胡明,李洪银,周泽兵.  载人航天. 2013(02)
[9]三丝扭摆微推力在线测量方法及不确定度分析[J]. 宁中喜,范金蕤.  测控技术. 2012(05)
[10]GOCE重力卫星在军事上的应用前景分析[J]. 王留朋,郭燕平,冯炜.  地理空间信息. 2011(01)



本文编号：3204094